WLAN-Sicherheitsprotokolle: WEP, WPA2, WPA3

WLANs übertragen Signale durch die Luft und überschreiten dabei physische Grenzen, die kabelgebundene Netzwerke einhalten. Jede Person in Reichweite eines WLAN-Signals kann versuchen, eine Verbindung herzustellen oder Datenverkehr mitzuschneiden, ohne physischen Zugang zu einem Gebäude zu benötigen. Dadurch sind WLANs grundsätzlich stärker exponiert als kabelgebundene Netzwerke. Die Sicherheitsprotokolle WEP, WPA, WPA2 und WPA3 wurden schrittweise entwickelt, um Schwachstellen ihrer Vorgänger zu beheben. Das Verständnis dieser Entwicklung ist für die Security+-Prüfung und die Prüfung realer WLAN-Umgebungen entscheidend.

WEP (Wired Equivalent Privacy) war der ursprüngliche 802.11-Sicherheitsstandard, der 1997 eingeführt wurde. Er verwendete einen 40-Bit-Schlüssel (später 104 Bit) mit der RC4-Stromchiffre und einem 24-Bit-Initialisierungsvektor (IV). Der IV war viel zu klein: Bei nur 16 Millionen möglichen Werten wiederholen sich IVs in stark ausgelasteten Netzwerken schnell. Angreifer konnten genügend Frames mit wiederholten IVs sammeln, um den geheimen Schlüssel mithilfe statistischer Analysen zu ermitteln. Tools wie Aircrack-ng können WEP innerhalb weniger Minuten knacken, indem sie nur 50.000 Pakete mitschneiden. WEP ist vollständig unsicher und darf niemals verwendet werden.

WPA (Wi-Fi Protected Access) wurde 2003 als Notlösung veröffentlicht, während der 802.11i-Standard fertiggestellt wurde. WPA führte TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) ein, das eine schlüsselabhängige Mischfunktion pro Paket und einen Sequenzzähler ergänzte, um das Problem der IV-Wiederverwendung in WEP zu beheben. Außerdem wurde ein Message Integrity Check (MIC) namens Michael hinzugefügt, um Manipulationen an Paketen zu erkennen. TKIP verwendet jedoch weiterhin RC4 und übernimmt einige Schwachstellen. WPA wurde so konzipiert, dass es über ein Firmware-Update auf vorhandener WEP-Hardware ausgeführt werden konnte, und gilt heute als veraltet.

WPA2 implementiert den vollständigen IEEE-802.11i-Standard und löste WPA 2004 als etabliertes WLAN-Sicherheitsprotokoll ab. Die entscheidende Verbesserung ist CCMP (Counter Mode with CBC-MAC Protocol), das anstelle von RC4 AES verwendet. AES-CCMP bietet mit einem 128-Bit-Schlüssel sowohl Verschlüsselung als auch Integritätsschutz. WPA2 verfügt über zwei Modi: Personal (PSK) verwendet eine gemeinsame Passphrase und eignet sich für Privathaushalte und kleine Büros, während Enterprise (802.1X/RADIUS) für Unternehmensumgebungen individuelle Zertifikate oder Anmeldedaten pro Benutzer verwendet.

Die Sicherheit von WPA2-PSK basiert auf dem 4-Way-Handshake, der beim Verbindungsaufbau eines Clients stattfindet. Sowohl der AP als auch der Client weisen nach, dass sie den Pre-Shared Key kennen, indem sie Nonces austauschen und einen Pairwise Transient Key (PTK) berechnen. Ein Angreifer, der diesen Handshake mitschneidet, kann einen Offline-Wörterbuchangriff versuchen und dabei Millionen von Passwörtern testen, ohne mit dem AP zu interagieren. Der neuere PMKID-Angriff (2018) extrahiert einen einzelnen PMKID-Frame aus der ersten EAPOL-Nachricht. Dadurch muss keine vollständige Client-Authentifizierung mitgeschnitten werden, sodass für das Knacken von WPA2-PSK kein passives Mitschneiden mehr erforderlich ist.

WPA3 wurde 2018 eingeführt, um die Schwachstellen von WPA2 zu beheben. Die wichtigste Verbesserung besteht darin, den PSK-4-Way-Handshake durch SAE (Simultaneous Authentication of Equals), auch Dragonfly genannt, zu ersetzen. SAE bietet Forward Secrecy: Mitgeschnittener Datenverkehr kann nachträglich nicht entschlüsselt werden, selbst wenn das Passwort später kompromittiert wird. Außerdem werden Offline-Wörterbuchangriffe verhindert, da jeder Anmeldeversuch eine Interaktion mit dem AP erfordert. WPA3-Enterprise schreibt für sensible Umgebungen eine 192-Bit-Sicherheitssuite vor. WPA3 führt außerdem Enhanced Open (OWE) ein, das offene Netzwerke ohne Passwort verschlüsselt.

PMF (Protected Management Frames), definiert in 802.11w, bietet Integritätsschutz für Management-Frames wie Deauthentication- und Disassociation-Frames. Ohne PMF sind diese Frames nicht authentifiziert und können von jeder Person innerhalb der Funkreichweite gefälscht werden. Dadurch werden Deauthentication-Angriffe ermöglicht, die Clients aus einem Netzwerk entfernen. PMF ist bei WPA2 optional, bei WPA3 jedoch verpflichtend. Die Aktivierung von PMF in WPA2-Netzwerken blockiert die meisten auf Deauthentication basierenden Angriffe, einschließlich des erforderlichen vorbereitenden Schritts vieler Evil-Twin- und Handshake-Mitschnittangriffe.

WPS (Wi-Fi Protected Setup) wurde entwickelt, um die Verbindung von Geräten mit WPA2-Netzwerken mithilfe einer 8-stelligen PIN oder einer Taste zu vereinfachen. Die PIN-Methode weist einen kritischen Fehler auf: Die 8-stellige PIN besteht tatsächlich aus zwei unabhängig geprüften 4-stelligen PINs. Dadurch verringert sich der Schlüsselraum von 100 Millionen auf 11.000 Kombinationen. Die Tools Reaver und Bully können eine WPS-PIN innerhalb weniger Stunden per Brute-Force ermitteln. Selbst nach einer Sperre setzen manche APs den Sperrtimer zurück. WPS auf PIN-Basis sollte vollständig deaktiviert werden. WPS per Tastendruck bietet ein kleineres Angriffsfenster, stellt aber weiterhin ein Risiko dar.

Für eine starke Verschlüsselung Ihres WLANs müssen Sie das richtige Protokoll und die richtige Konfiguration auswählen. Die empfohlene Reihenfolge von stark nach schwach lautet: WPA3-Enterprise > WPA3-Personal > WPA2-Enterprise > WPA2-Personal. Verwenden Sie bei WPA2/3-Personal eine Passphrase mit mindestens 20 zufälligen Zeichen, um Offline-Wörterbuchangriffen zu widerstehen. Vermeiden Sie TKIP vollständig und verwenden Sie ausschließlich CCMP/AES. Konfigurieren Sie Cipher-Suites ausdrücklich, statt den gemischten Modus zu erlauben, der aus Gründen der Abwärtskompatibilität mit älteren Geräten möglicherweise auf schwächere Chiffren zurückfällt.

In der Security+-Prüfung wird häufig Ihre Fähigkeit geprüft, WLAN-Protokolle zu vergleichen. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale: WEP verwendet RC4 mit einem kurzen, unsicheren IV und ist immer die falsche Wahl. WPA/TKIP ist veraltet und verwendet ebenfalls RC4. WPA2/CCMP verwendet AES und ist derzeit der niedrigste akzeptable Standard. WPA3/SAE bietet Forward Secrecy und verhindert Offline-Wörterbuchangriffe. Der Enterprise-Modus (802.1X/RADIUS) ist für Organisationen immer sicherer als der Personal-/PSK-Modus. Prägen Sie sich diese Unterschiede und die Gründe für die Einführung der jeweiligen Standards ein.

Viele Compliance-Frameworks schreiben bestimmte WLAN-Sicherheitsmaßnahmen vor. PCI-DSS verlangt für jedes WLAN, das in den Geltungsbereich von Karteninhaberdaten fällt, WPA2 oder höher mit AES-Verschlüsselung. Organisationen müssen außerdem vierteljährlich alle WLAN-Access-Points inventarisieren und auf Rogue APs prüfen. HIPAA verlangt die Verschlüsselung von WLAN-Daten, die PHI enthalten. Auditoren achten auf Netzwerkdokumentation, Verschlüsselungsstandards, Programme zur Erkennung von Rogue APs und regelmäßige Bewertungen von WLAN-Schwachstellen. Die unterlassene Umstellung von WEP oder WPA/TKIP in einer PCI-Umgebung kann erhebliche Strafen nach sich ziehen.

Testen Sie Ihr Verständnis der CompTIA-Security+-Konzepte (SY0-701) aus dieser Lektion.

In dieser Lektion haben Sie gelernt: WEP ist aufgrund seines kurzen IV und der Schwächen von RC4 vollständig unsicher und darf niemals verwendet werden. WPA2/CCMP verwendet AES, aber WPA2-Personal ist bei mitgeschnittenen 4-Way-Handshakes anfällig für Offline-Wörterbuchangriffe. WPA3/SAE bietet Forward Secrecy und verhindert Offline-Knacken, da eine aktive Interaktion mit dem AP erforderlich ist. Als Nächstes untersuchen wir konkrete WLAN-Angriffe, darunter Evil-Twin- und Deauthentication-Techniken.